KR101186582B1 - 수평식 쌍롤 박판 주조기의 주입 노즐 내부의 가스 제거 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반대방향으로 회전하는 두 개의 주조롤 사이에 상,하부 노즐이 결합하여 이루어진 주입 노즐이 구비된 수평식 쌍롤 박판 주조기의 주입 노즐 내부의 가스를 제거하는 장치에 관한 것으로, 상기 상부 노즐의 내면에 용강의 흐름을 균일하게 유지시켜 주는 아크 형상의 위어가 설치되고, 상기 위어에는 가스가 노즐팁으로 배출될 수 있도록 1개 이상의 가스홀이 가공 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수평식 쌍롤 박판 주조기의 주입 노즐 내부의 가스 제거 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 두개의 주조롤 사이에 용탕을 주입하는 주입 노즐 내부의 위어의 후면에 형성된 가스를 밀려오는 용강의 흐름에 의해 가스홀을 통해 배출시킴으로써, 노즐팁을 통해 롤섬프로 빠져나가는 용강의 공급을 원활하게 하고, 산화 개재물 형성에 의한 용강 공급의 불균일성 및 국부적인 응고 현상을 방지하여, 주조의 안전성을 확보하고 우수한 품질을 갖는 판재를 제조할 수 있다.

Description

수평식 쌍롤 박판 주조기의 주입 노즐 내부의 가스 제거 장치{APPARATUS FOR REMOVING GAS IN INNER PART OF NOZZLE OF STRIP CASTER WITH HORIZONTAL TWIN ROLL}

본 발명은 수평식 쌍롤 박판 주조기의 주입 노즐 내부의 가스를 제거하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반대방향으로 회전하는 두 개의 주조롤 사이에 상,하부 노즐이 결합하여 이루어진 주입 노즐이 구비된 수평식 쌍롤 박판 주조기의 주입 노즐 내부의 가스를 제거함으로써 용강 공급의 불균일성 및 국부적인 용강의 응고 현상을 방지하여 주조의 안전성을 확보하고 우수한 품질을 갖는 판재를 제조할 수 있는 수평식 쌍롤 박판 주조기의 주입 노즐 내부의 가스 제거 장치에 관한 것이다.

일반적으로 알루미늄, 마그네슘, 아연 등 비철금속의 박판 주조법에서는 박판을 용탕으로부터 직접 제조하기 위해 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 회전하는 상?하부 주조롤(1a,1b) 사이에 마련된 용탕을 주입하는 주입 노즐(10)을 통해 용탕을 공급하여 노즐 셋백(set back)부를 형성하고, 응고 직전의 미응고부가 상?하부 주조롤(1a,1b)에 의해 냉각되면서 응고하여 판재(S)를 형성한다.

즉, 용융금속은 주입 노즐(10)을 통하여 반대방향으로 회전하며 냉각되는 상?하부 주조롤(1a,1b) 사이에 주입된 후 응고되어 응고쉘(6)이 형성되며, 이러한 응고쉘이 압하되어 판재(S)가 생성된다. 또한, 수평식 쌍롤 박판 주조기에서 용강을 공급하는 주입 노즐(10)은 수평으로 장착되어 있으며 상기 주입 노즐(10)의 전단에는 용강을 공급할 수 있는 헤드박스(3)가 설치되어 용강의 공급을 전담하고 있다.

이러한 수평식 쌍롤 박판 주조 방법은 비철금속(Al,Mg,Zn)을 주조하고 압연하는데, 용탕이 소용량이기 때문에 탕면의 불순물 관리 및 유동제어가 용이하고, 저주속, 저생산성이기 때문에 공정 제어도 용이한 편이다.

그러나, 도 3에 도시된 바와 같이 용강이 주입 노즐(10)의 내부를 흐르게 되고, 주입 노즐(10)의 상판, 즉 상부 노즐(10a)의 내면에 형성된 위어(20)를 통과하면서 상기 위어(20)의 후면에는 미쳐 빠져나가지 못한 가스(50)가 모여 있게 된다. 상기 가스(50)는 주입 노즐(10)의 내부에서 고정되 있지 않고 여기 저기로 유동하게 되면서 노즐팁(15)을 향해 배출되는 용강의 흐름을 방해하게 되고, 이로 인해 용강의 흐름은 원활하지 못하고, 주입 노즐(10)의 폭 전체에 걸쳐 균일성이 떨어지게 되어 한쪽 방향으로 쏠리는 현상이 발생하게 되어 판재의 품질이 저하되게 된다.

게다가, 상기 가스(50)가 주조 시작과 동시에 용강이 공급되면서 형성된 가스인 경우에는 많은 산소를 함유하고 있고, 주조 계속 중에 상기 산소와 용강의 반응에 의해 산화성 개재물이 쉽게 형성되며, 상기 산화성 개재물의 크기가 작을 경우 용강의 흐름을 따라 판재에 포획될 수 있고, 크기가 클 경우 노즐팁(15)의 부근에 걸리게 되어 용강의 흐름을 방해하거나 국부적인 용강의 응고 현상을 유발시킴으로써 판재의 품질을 저하시킨다.

따라서, 수평식 쌍롤 박판 주조 방법에서는 주조 안정성 및 우수한 품질의 판재 제조를 위해 주입 노즐(10) 내부의 위어(20)의 후면에 형성된 가스를 주조 초기에 충분히 제거해야 한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 상?하부 주조롤 사이에 용탕을 주입하는 주입 노즐 내부의 위어의 후면에 형성된 가스를 밀려오는 용강의 흐름에 의해 가스홀을 통해 배출시킴으로써, 노즐팁을 통해 롤섬프로 빠져나가는 용강의 공급을 원활하게 하고, 산화 개재물 형성에 의한 용강 공급의 불균일성 및 국부적인 응고 현상을 방지하여, 주조의 안전성을 확보하고 우수한 품질을 갖는 판재를 제조할 수 있는 수평식 쌍롤 박판 주조기의 주입 노즐 내부의 가스 제거 장치의 제공을 그 목적으로 한다.

본 발명은 반대방향으로 회전하는 두 개의 주조롤 사이에 상,하부 노즐이 결합하여 이루어진 주입 노즐이 구비된 수평식 쌍롤 박판 주조기의 주입 노즐 내부의 가스를 제거하는 장치에 있어서, 상기 상부 노즐의 내면에 용강의 흐름을 균일하게 유지시켜 주는 아크 형상의 위어가 설치되고, 상기 위어에는 가스가 노즐팁으로 배출될 수 있도록 1개 이상의 가스홀이 가공 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수평식 쌍롤 박판 주조기의 주입 노즐 내부의 가스 제거 장치를 제공한다.

이때, 상기 하부노즐의 내면에 용강의 흐름을 균일하게 유지시켜 주는 아크 형상의 댐이 설치되어 있는 것에도 그 특징이 있다.

게다가, 상기 가스홀의 형상은 원형 또는 사각형 또는 육각형인 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 가스홀의 총 면적은 4mm² 이상인 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 의하면, 두개의 주조롤 사이에 용탕을 주입하는 주입 노즐 내부의 위어의 후면에 형성된 가스를 밀려오는 용강의 흐름에 의해 가스홀을 통해 배출시킴으로써, 노즐팁을 통해 롤섬프로 빠져나가는 용강의 공급을 원활하게 하고, 산화 개재물 형성에 의한 용강 공급의 불균일성 및 국부적인 응고 현상을 방지하여, 주조의 안전성을 확보하고 우수한 품질을 갖는 판재를 제조할 수 있다.

도 1은 종래의 수평식 쌍롤 박판 주조 공정의 개략도.
도 2는 종래의 수평식 쌍롤 박판 주조 공정의 상세도.
도 3은 주입 노즐 내부의 용강 및 가스의 흐름을 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 가스 제거 장치의 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 가스 제거 장치의 상세 구성도.

이하, 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 수평식 쌍롤 박판 주조기의 주입 노즐 내부의 가스 제거 장치에 관한 것으로, 상?하부 주조롤 사이에 용탕을 주입하는 주입 노즐 내부의 위어의 후면에 형성된 가스를 밀려오는 용강의 흐름에 의해 가스홀을 통해 배출시킴으로써, 노즐팁을 통해 롤섬프로 빠져나가는 용강의 공급을 원활하게 하고, 산화 개재물 형성에 의한 용강 공급의 불균일성 및 국부적인 응고 현상을 방지하여, 주조의 안전성을 확보하고 우수한 품질을 갖는 판재를 제조할 수 있는 것을 특징으로 한다.

먼저, 본 발명의 가스 제거 장치가 포함된 수평식 쌍롤 박판 주조기는 도 1의 주조롤(1a,1b), 헤드박스(3) 및 헤드박스 지지대(4)로 이루어진 종래의 수평식 쌍롤 박판 주조기의 구성이 포함되되, 상기 수평식 쌍롤 박판 주조기에는 주입 노즐(10)이 수평으로 장착되어 있고, 상기 주입 노즐(10)은 상부 노즐(10a)과 하부 노즐(10b)로 구분할 수 있으며, 상기 주입 노즐(10)을 통하여 상기 헤드박스(3)로부터 공급되는 용강을 반대 방향으로 회전하는 두개의 주조롤(1a,1b) 사이에 주입하여 용탕을 만든다.

도 3에 도시된 바와 같이, 주입 노즐(10)의 상판에 해당되는 상부 노즐(10a)의 내면에는 아크(arc) 형상의 위어(20)가 설치되어 있고, 이때 상기 위어(20)는 주입 노즐(10) 내부의 용강의 흐름을 균일하게 유지시켜 준다.

이때, 주조가 시작되면 주입 노즐(10)의 내부를 흐르는 용강이 주입 노즐(10) 상판에 부착된 위어(20)를 통과하면서 상기 위어(20)의 후면(노즐팁의 반대쪽)에는 용강보다 밀도가 매우 작은 가스(50)가 외부로 빠져나가지 못하고 모여 있게 된다.

이때, 상기 가스(50)가 주입 노즐(10) 내부에서 유동하게 되면서 용강의 흐름을 방해하여 주입 노즐(10)의 폭 전체에 걸쳐 균일성을 저하시켜 판재의 품질을 저하시키고, 산화 개재물 형성에 의한 용강 공급의 불균일성 및 국부적인 응고 현상을 발생시키기 때문에, 본 발명에서는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 위어(20)에 상기 가스(50)가 노즐팁(15)으로 원활히 배출될 수 있도록 하기 위하여 1개 이상의 가스홀(25)을 가공 형성한다.

여기서, 상기 가스홀(25)의 형상은 위어(20)의 후면에 모인 가스(50)가 신속, 원활하게 가스홀(25)을 통해 빠져나가도록 하기 위해서 원형 또는 사각형 또는 육각형인 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 가스홀의 총 면적은 위어(20)의 후면에 가스(50)의 군집 형성을 방지하기 위하여 4mm² 이상인 것이 바람직하다. 다만, 가스홀(25)의 직경 또는 높이는 위어(20)의 높이보다 낮게 형성된다.

그리고, 상기 하부노즐의 내면에도 아크 형상의 댐(30)이 설치되어 용강의 흐름을 균일하게 유지시켜 준다.

이하, 본 발명의 작용에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

수평식 쌍롤 박판 주조기에 의한 주조가 시작되어 주입 노즐(10)로 용강이 공급되면, 공급된 용강은 하부 노즐(10b) 내면에 부착된 아크 형상의 댐(30)과 상부 노즐(10a) 내면에 부착된 아크 형상의 위어(20)를 거치면서 롤섬프(8)로 공급되게 되는데, 이때 상기 위어(20)의 후면에 다수의 가스홀(25)이 형성됨으로써 위어(20)의 후면에 모인 가스(50) 군집이 상기 가스홀(25)을 통해 빠져나가 노즐팁(15)을 통해 주입 노즐(10) 외부로 배출되게 된다.

여기서, 가스홀을 통해 배출된 가스는 용탕으로 공급되지만 가스의 밀도가 매우 작기 때문에 대기 혹은 주변의 분위기 가스 내로 혼합되게 되고, 주편 내로 일부가 포획되더라도 시간이 어느 정도 지나면 불균일성이 해소되게 된다.

[실시예]

아래의 공통 조건 하에 수평식 쌍롤 박판 주조기에 의하여 판재를 제조하였다. 비교예의 경우에는 주입 노즐 내부에 가스홀이 없는 위어와 댐을 부착하였고, 발명예의 경우에는 상부 노즐의 내면에 다수의 가스홀이 형성된 위어를 설치하고 하부 노즐의 내면에 댐을 설치한 본 발명에 따른 주입 노즐 내부의 가스 제거 장치를 이용하여 판재를 제조하였다. 발명예에서 가스홀의 형상은 사각형이고, 가스홀의 총면적은 6.4mm²이었다.

* 공통 조건

- 대상 강종 : AZ31

- 주조속도 : 1.8m/min

- 판재 크기 : 두께 4.5mm × 폭 620mm

- 주조롤 직경 : 610mm, 주조롤 폭 : 685mm

그 결과, 비교예의 경우 주조 초기부터 위어 후면에 가스 군집이 형성되어 외부로 빠져나가지 못함으로써 용강 공급이 불균일하게 되고, 산화 개재물이 형성되어 국부적인 응고 현상이 발생하였으나, 발명예의 경우 위어 후면에 형성되던 가스 군집이 완전히 제거됨으로써 우수한 품질을 갖는 판재를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.

S : 판재 1a,1b : 주조롤
3 : 헤드박스 4 : 헤드박스 지지대
5 : 롤닢 6 : 응고쉘
8 : 롤섬프 9 : 불활성 가스
10. 주입 노즐 10a : 상부 노즐
10b : 하부 노즐 15 : 노즐팁
20 : 위어 25 : 가스홀
30 : 댐 50 : 가스

Claims (4)

1. 반대방향으로 회전하는 두 개의 주조롤 사이에 상,하부 노즐이 결합하여 이루어진 주입 노즐이 구비된 수평식 쌍롤 박판 주조기의 주입 노즐 내부의 가스를 제거하는 장치에 있어서,
   상기 상부 노즐의 내면에 용강의 흐름을 균일하게 유지시켜 주는 아크 형상의 위어가 설치되고,
   상기 위어에는 가스가 노즐팁으로 배출될 수 있도록 1개 이상의 가스홀이 가공 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수평식 쌍롤 박판 주조기의 주입 노즐 내부의 가스 제거 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하부노즐의 내면에 용강의 흐름을 균일하게 유지시켜 주는 아크 형상의 댐이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수평식 쌍롤 박판 주조기의 주입 노즐 내부의 가스 제거 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 가스홀의 형상은 원형 또는 사각형 또는 육각형인 것을 특징으로 하는 수평식 쌍롤 박판 주조기의 주입 노즐 내부의 가스 제거 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 가스홀의 총 면적은 4mm² 이상인 것을 특징으로 하는 수평식 쌍롤 박판 주조기의 주입 노즐 내부의 가스 제거 장치.

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